{RT}轉發式衛星導航原理-施滸立,孫希延,李誌剛 科學齣版社 9787030255709 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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施滸立，孫希延，李誌剛 著

圖書標籤:

• 衛星導航
• GNSS
• 轉發式衛星導航
• 原理
• 技術
• 施滸立
• 孫希延
• 李誌剛
• 科學齣版社
• 9787030255709
• 導航定位

店鋪： 華裕京通圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030255709

商品編碼：29754225025

包裝：精裝

齣版時間：2009-10-01

圖書基本信息
圖書名稱	轉發式衛星導航原理	作者	施滸立,孫希延,李誌剛
定價	48.00元	齣版社	科學齣版社
ISBN	9787030255709	齣版日期	2009-10-01
字數		頁碼
版次	1	裝幀	精裝

內容簡介

本書在繼承和吸收GPS類直播式衛星導航優勢和特色的基礎上，深入分析和總結瞭由我國科學傢自主發明和實踐的基於同步通信衛星的轉發式衛星導航係統，包括定位、測速、測姿和授時的原理等，並對轉發式衛星導航係統中存在的誤差問題作瞭較深入的分析，對係統的工程實用化問題進行瞭探討和論證。 　　本書可供從事和關心衛星導航的大學生、研究生、科技工作者在開展導航係統學習、研究、開發和應用時參閱。

作者簡介

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目錄

序 前言 章 衛星導航概論 　1.1 外衛星導航定位係統的現狀 　1.2 衛星導航定位技術的發展趨勢 　1.3 發展我國自主衛星導航係統麵臨的關鍵技術 　參考文獻 第2章 轉發式衛星導航定位原理 　2.1 轉發式衛星導航設計理念 　2.2 轉發式衛星導航係統組成 　2.3 高空位置測量基準和衛星精密測定軌原理 　　2.3.1 高空衛星位置測量基準 　　2.3.2 衛星精密測軌定軌原理 　　2.3.3 衛星測軌方法 　　2.3.4 衛星軌道的預報 　2.4 僞碼測距原理和僞距概念 　　2.4.1 僞碼測距原理 　　2.4.2 僞距概念 　　2.4.3 信號體製 　2.5 轉發式衛星導航的定位原理 　　2.5.1 坐標係 　　2.5.2 僞距空間交會定位原理 　　2.5.3 載波相位測量定位原理 　　2.5.4 多普勒定位工作原理 　2.6 轉發式衛星導航定位數學模型 　　2.6.1 虛擬原子鍾概念及模型 　　2.6.2 虛擬星座概念及模型 　　2.6.3 導航測軌一體化及復閤模型 　　2.6.4 地球橢球麵約束模型 　　2.6.5 相對僞距差概念及雙麯麵交會模型 　　2.6.6 小結 　參考文獻 第3章 定位測量方程解的探討 　3.1 定位測量方程球麵交會解的求解方法 　　3.1.1 綫性化迭代求解法 　　3.1.2 小二乘法 　　3.1.3 二分均衡迭代解法 　　3.1.4 高階消元解法 　3.2 高程約束的衛星定位測量方程的求解 　　3.2.1 橢球約束方程全微分處理解法 　　3.2.2 高程約束微分處理解法 　　3.2.3 地球橢球方程在方程組外作為約束條件的解法 　　3.2.4 地球高程作為約束條件時的二分均衡迭代解法 　　3.2.5 小結 　3.3 定位測量方程的雙麯麵交會解的求解方法 　3.4 解性能探討 　　3.4.1 方程組性態分析 　　3.4.2 係數矩陣的奇異特性 　　3.4.3 右端項準確化 　　3.4.4 解的迭代格式 　　3.4.5 誤差量未知數化 　　3.4.6 約束解 　　3.4.7 多導航信息融閤解 　　3.4.8 冗餘解 　　3.4.9 小結 　參考文獻 第4章 轉發式衛星導航的測速原理 　4.1 轉發式衛星導航測速設計理念 　4.2 多普勒測速原理 　4.3 頻率偏移分解 　　4.3.1 轉發式衛星導航下行載頻生成原理 　　4.3.2 轉發式衛星導航下行載波頻漂分析 　4.4 頻率改正的多普勒測速原理 　　4.4.1 上行頻率實時調整方法 　　4.4.2 廣播用戶頻率修正模型 　4.5 差頻多普勒測速原理 　　4.5.1 雙頻測速方式 　　4.5.2 雙頻測速對係統中相關頻率源的要求 　　4.5.3 雙頻頻差測試 　4.6 卡爾曼濾波實現轉發式衛星的動態定位及測速 　參考文獻 第5章 轉發式衛星導航測姿原理 　5.1 姿態確定的數學背景 　　5.1.1 方嚮餘弦 　　5.1.2 四元數 　　5.1.3 歐拉角 　5.2 坐標轉換確定姿態原理 　5.3 矢量小二乘法確定姿態原理 　5.4 利用轉發式衛星導航確定姿態的狀態估計法 　　5.4.1 雙差乾涉觀測 　　5.4.2 運動模型和姿態動力學 　5.5 轉發式衛星測姿精度的分析 　參考文獻 第6章 轉發式衛星導航授時原理 　6.1 時間概念 　6.2 轉發式衛星授時基礎 　　6.2.1 CAPST 　　6.2.2 時間傳遞 　6.3 CAPS定時 　　6.3.1 用戶相對於CAPS時間的鍾差 　　6.3.2 CAPS定時原理 　　6.3.3 CAPS定時誤差分析 　　6.3.4 CAPS定時方法 　6.4 CAPS校頻 　　6.4.1 時差法校頻 　　6.4.2 數字綜閤法校頻 　6.5 其他高精度時間傳遞方法 　　6.5.1 衛星雙嚮時間比對技術 　　6.5.2 載波相位法 　參考文獻 第7章 係統誤差分析 　7.1 誤差定義 　7.2 誤差方程討論 　　7.2.1 經典衛星定位的誤差方程 　　7.2.2 經典衛星導航的幾何精度因子 　　7.2.3 測速精度分析 　7.3 誤差源分析 　　7.3.1 衛星的主要誤差 　　7.3.2 信號傳播中的主要誤差 　　7.3.3 與接收設備有關的誤差 　7.4 誤差改正模型 　　7.4.1 誤差逼近修正模型 　　7.4.2 求差法 　　7.4.3 標校解 　　7.4.4 差分解 　　7.4.5 測量反饋修正法 　　7.4.6 冗餘法和數據平滑 　參考文獻 第8章 轉發式衛星導航工程化論證 　8.1 功率保證 　　8.1.1 傳輸方程 　　8.1.2 傳輸損耗和噪聲 　　8.1.3 衛星鏈路分析 　8.2 星座布局優化 　　8.2.1 轉發式衛星導航全球係統星座仿真 　　8.2.2 亞洲局域係統星座仿真 　　8.2.3 中國局域係統星座仿真 　8.3 抗乾擾問題和生存能力 　　8.3.1 轉發式衛星導航係統乾擾特性 　　8.3.2 轉發式衛星導航係統乾擾門限 　　8.3.3 轉發式衛星導航係統乾擾的影響 　　8.3.4 抗乾擾問題 　8.4 通信導航一體化 　　8.4.1 概述 　　8.4.2 轉發式衛星導航係統中的通信係統 　參考文獻 第9章 轉發式衛星導航展望 　9.1 轉發式衛星導航係統的創新點 　9.2 轉發式衛星導航原理精度極高 　9.3 轉發式衛星導航的其他優勢 　9.4 市場呼喚轉發式衛星導航係統 　參考文獻 附錄 　附錄A 坐標係說明 　附錄B 坐標係之間的轉換 　附錄C 四元數與歐拉角之間的關係 　參考文獻

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文摘

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序言

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GNSS（全球導航衛星係統）定位原理與應用 前言 自人類仰望星空以來，對自身位置的探索從未停止。從古代的星象導航，到近代的地麵無綫電導航，再到如今的衛星導航時代，人類對精準定位的需求日益增長，並不斷推動著相關技術的飛速發展。全球導航衛星係統（Global Navigation Satellite System, GNSS），如美國的GPS、俄羅斯的格洛納斯GLONASS、歐洲的伽利略Galileo以及中國的北鬥衛星導航係統（BDS），已成為現代社會不可或缺的基礎設施。它們以其全球覆蓋、高精度、高可靠性的特點，廣泛應用於交通運輸、測繪、地質勘探、農業、軍事、通信以及個人生活等眾多領域。 本書旨在深入淺齣地介紹GNSS的各項核心原理，從最基本的導航信號産生、傳輸，到接收機如何捕捉和處理信號，再到最終實現精確定位，力求為讀者構建一個係統而完整的GNSS知識體係。同時，我們將探討GNSS在不同應用場景下的具體實現方式和關鍵技術，以期幫助讀者理解GNSS技術的強大潛力，並激發進一步的研究和創新。 第一章 GNSS係統概述 本章首先將簡要迴顧導航定位技術的發展曆程，重點介紹GNSS的齣現及其顛覆性意義。隨後，我們將對當前主流的GNSS係統進行分類和介紹，包括它們的係統構成、基本星座設計、軌道類型、信號頻率以及各自的特點和優勢。我們將以GPS為例，詳細闡述其係統架構，包括空間段（衛星星座）、地麵控製段（監控站、注入站、主控製站）和用戶段（GNSS接收機）。在此基礎上，我們將對GNSS的國際化發展趨勢進行分析，以及多係統融閤（如GPS+GLONASS+Galileo+BDS）對提升定位性能的巨大價值。 第二章 GNSS信號與導航電文 GNSS係統能夠實現定位，其根本在於嚮地麵廣播導航信號。本章將深入探討GNSS信號的生成與傳播過程。我們將詳細介紹導航信號的組成部分，包括載波信號、測距碼（如C/A碼、P碼、M碼）以及導航電文。 載波信號： 介紹GNSS係統使用的不同頻率載波，如L1、L2、L5等，以及它們在信號帶寬、傳播特性方麵的差異。 測距碼： 詳細講解測距碼的作用，即通過測量接收機接收到的僞隨機噪聲（PRN）碼與本地産生的相同碼序列之間的延遲，來計算衛星到接收機的距離（僞距）。我們將分析不同測距碼的特點，如C/A碼的公開性和P碼的保密性。 導航電文： 闡述導航電文包含的關鍵信息，包括衛星星曆（用於精確描述衛星軌道）、原子鍾誤差修正參數、電離層延遲修正參數、衛星健康狀態以及接收機時間信息等。我們將介紹導航電文的結構和傳輸方式，例如GPS中的廣播導航電文（MNAV）和精密廣播導航電文（PNAV）。 第三章 GNSS接收機工作原理 GNSS接收機是用戶獲取導航信息的核心設備。本章將聚焦於GNSS接收機的內部工作機製，揭示其如何從微弱的衛星信號中提取可用信息。 信號捕獲與跟蹤： 介紹接收機如何搜索並捕獲來自多顆衛星的微弱信號，以及如何通過鎖相環（PLL）和延遲鎖相環（DLL）等技術持續跟蹤衛星信號的載波和測距碼。 僞距測量： 詳細解釋接收機如何利用測距碼的延遲來計算衛星與接收機之間的僞距離。我們將重點分析僞距測量中的誤差源，如衛星鍾差、接收機鍾差、大氣延遲（對流層和電離層）以及多路徑效應。 載波相位測量： 介紹載波相位測量相比僞距測量的優勢，即其更高的精度。我們將講解載波相位測量的基本原理，以及如何進行整周模糊度（Ambiguity）的確定，這是實現厘米級甚至毫米級定位的關鍵。 數據解算： 闡述接收機如何根據測量到的僞距或載波相位數據，結閤導航電文中提供的星曆等信息，通過特定的算法（如最小二乘法、卡爾曼濾波等）計算齣用戶的三維位置、速度和時間（PVT）。 第四章 GNSS定位原理 本章將深入探討GNSS實現定位的基本數學模型和核心原理。 三維單點定位（SPP）： 介紹利用至少四顆衛星的僞距信息，解算用戶三維位置和接收機鍾差的基本原理。我們將推導SPP的數學模型，並分析其精度限製。 差分GNSS（DGNSS）： 闡述差分技術如何通過基準站和移動接收機之間的協作，顯著提高定位精度。我們將介紹兩種主要的差分GNSS技術： 地麵差分GNSS（DGPS）： 利用基準站測量到的僞距誤差，通過改正信息播發給移動接收機，以修正其測量誤差。 實時動態差分GNSS（RTK）： 基於載波相位測量，通過基準站和移動接收機之間的模糊度固定，實現厘米級甚至更高精度的實時定位。我們將重點介紹RTK的工作原理，包括基準站和移動接收機的數據處理流程，以及模糊度解算的關鍵技術。 精密單點定位（PPP）： 介紹PPP技術如何利用高精度的軌道和鍾差産品，以及載波相位信息，實現無需基準站的全球高精度單點定位。我們將探討PPP的兩種模式：PPP-SPP（僞距）和PPP-AR（載波相位模糊度固定）。 組閤導航： 討論GNSS與其他導航技術（如慣性導航係統INS、裏程計、視覺裏程計等）的組閤應用，以剋服GNSS在遮擋區域的信號丟失問題，並進一步提升整體導航定位的魯棒性和精度。 第五章 GNSS誤差源分析與處理 GNSS定位精度受到多種誤差源的影響。本章將對這些誤差源進行詳細的分析，並介紹相應的誤差抑製和補償方法。 衛星相關誤差： 包括衛星鍾差、衛星軌道誤差。我們將介紹如何利用導航電文中的修正參數以及精密星曆産品來減小這些誤差的影響。 信號傳播誤差： 電離層延遲： 詳細分析電離層對GNSS信號的影響，介紹單頻和雙頻用戶如何利用電離層模型或雙頻觀測值進行修正。 對流層延遲： 闡述對流層（對流層和同溫層）對GNSS信號傳播的影響，介紹標準的對流層模型以及參數化模型。 多路徑效應： 分析多路徑效應産生的原因及其對測量結果的影響，介紹接收機硬件和算法上的抑製多路徑技術。 接收機相關誤差： 包括接收機鍾差、接收機噪聲、天綫相位中心偏差。我們將討論接收機設計和信號處理算法對這些誤差的控製。 觀測值本身誤差： 如測量噪聲、信號強度不足等。 第六章 GNSS應用技術與發展趨勢 本章將聚焦於GNSS在不同領域的實際應用，並展望未來的發展方嚮。 交通運輸： 自動駕駛汽車、航空導航、船舶導航、鐵路調度等。 測繪與地理信息： 高精度地形測量、地籍測量、變形監測、GIS數據采集等。 地質與資源勘探： 地震監測、地殼形變測量、油氣勘探等。 精密農業： 精準播種、施肥、農藥噴灑、農機自動導航等。 授時應用： 通信基站、電力係統、金融交易等對高精度時間同步的需求。 科學研究： 大地測量學、地球動力學、氣候變化研究等。 新興應用： 室內定位、物聯網（IoT）設備定位、無人機導航等。 未來發展趨勢： 多係統融閤與增強： 進一步發揮多GNSS係統的協同優勢，以及地麵增強係統（GBAS）和星基增強係統（SBAS）的作用，提升覆蓋範圍和可用性。 高精度與實時性： 不斷提高定位精度，嚮厘米級、毫米級發展，並實現更快的實時性。 低功耗與小型化： 推動GNSS接收機嚮低功耗、小型化方嚮發展，以適應物聯網和可穿戴設備的廣泛應用。 智能化與自主化： 結閤人工智能和機器學習技術，實現GNSS數據的智能處理和應用。 抗乾擾與欺騙： 研發更有效的抗乾擾和反欺騙技術，提高GNSS係統的魯棒性。 與新興技術融閤： 例如與5G通信、北鬥三號等區域性增強係統的融閤，將催生更多創新的應用模式。 結論 GNSS技術作為一項革命性的定位、導航和授時技術，已經深刻地改變瞭我們的生活和社會運行方式。本書對GNSS的原理和應用進行瞭較為全麵的闡述，希望能為廣大讀者提供一個清晰的認識框架，激發大傢對GNSS技術的深入學習和探索。隨著科技的不斷進步，GNSS技術必將迎來更加輝煌的明天，並在未來的社會發展中扮演更加重要的角色。

評分☆☆☆☆☆

這本書的結構布局體現齣一種清晰的層次感，從宏觀的概念引入，到中觀的係統架構描述，再到微觀的具體信號處理流程，過渡得非常平滑。不同於有些教材中將所有數學推導擠壓在一起的做法，這本書巧妙地利用瞭圖文並茂的方式來輔助說明復雜的動態過程。特彆是那些用來解釋狀態轉移和觀測更新的流程圖，清晰直觀，即使在沒有閱讀對應文字解釋的情況下，也能大緻把握其運行機製。這種設計極大地降低瞭初次接觸復雜反饋控製係統的門檻。我發現，即便是麵對那些我以為自己已經掌握瞭的概念，書中以新的視角和更精煉的數學錶達重新呈現時，總能激發新的思考火花。它不僅僅是在傳授“知識點”，更是在培養一種處理復雜、非綫性係統的思維習慣，教會讀者如何係統性地分解問題，並用數學語言去精確地描述和解決它們。這是一本能夠真正提升讀者解決復雜工程問題的“內功心法”式的書籍。

評分☆☆☆☆☆

與其他一些側重於算法實現或應用案例的著作相比，這本書的立足點顯然更為根本和基礎。它沒有急於展示那些光鮮亮麗的最新成果，而是紮紮實實地迴溯到瞭整個理論體係的基石之上，詳細剖析瞭每一個核心假設和數學模型的由來。我個人非常欣賞這種“追本溯源”的編寫哲學。在快速迭代的技術領域，很多新方法往往是建立在對舊理論的局部修正或拓展之上的，如果對這些基礎原理理解不夠透徹，後續的學習就會像空中樓閣。這本書就像一個堅實的地基，確保瞭你未來在這個領域構建的知識大廈是穩固的。書中對於一些經典問題的不同解耦思路和數學建模的權衡利弊分析得非常精到，這對於一個想成為架構師而非僅僅是實現者的讀者來說，提供瞭寶貴的思維框架。讀完後，你會發現自己看問題的視角都有瞭微妙的提升，不再滿足於“能用”的層麵，而是開始探究“為什麼是這樣”的深層邏輯。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和裝幀設計確實是下瞭不少功夫的，拿到手裏就能感覺到一種沉甸甸的學術氣息。紙張的選擇很考究，印刷質量也無可挑剔，即便是復雜的公式和圖錶，也呈現得清晰銳利，這對於閱讀深度技術文獻來說至關重要。我尤其欣賞它在章節結構上的組織方式，邏輯遞進非常自然，仿佛作者帶著讀者一步步深入到這個專業領域的核心。初讀時，你可能會覺得某些概念略顯晦澀，但當你跟著書中的思路一步步推導下去，那些原本模糊不清的原理就像被點亮瞭一樣，豁然開朗。作者似乎深諳初學者在麵對全新理論時的睏惑點，總能在關鍵節點提供恰到好處的旁注或案例來輔助理解。整本書散發著一種嚴謹的學術氛圍，讓人不自覺地放慢閱讀速度，生怕遺漏瞭任何一個細微的推導過程。這種對細節的極緻追求，使得這本書不僅是一本教科書，更像是一份精心製作的工藝品，值得在書架上細細品味和反復研讀。即便是對於我們這些已經接觸過相關領域的專業人士來說，它的深度和廣度依然提供瞭很多值得重新審視和鞏固的基礎知識點，特彆是對於早期理論模型的建立過程，闡述得尤為透徹。

評分☆☆☆☆☆

這本書的專業術語使用達到瞭教科書級彆的精確性，幾乎沒有模糊地帶。每一個定義的引入都伴隨著清晰的數學背景和物理意義的闡釋，這極大地減少瞭跨領域交流時的歧義。我特彆關注瞭其中關於某些關鍵參數敏感性分析的部分，作者的處理方式非常細緻，不僅給齣瞭理論上的界限，還結閤瞭實際測量中的噪聲影響進行瞭探討，顯示齣作者深厚的工程實踐經驗。對於需要進行理論研究或者係統設計的人員來說，這種將純理論與工程實際無縫對接的處理方式是極其寶貴的財富。它不是那種隻停留在紙麵上討論的“空中樓閣”，而是真正能夠指導實踐的工具。同時，書中的引用和參考文獻部分做得也相當規範，體現瞭嚴謹的學術態度，如果想沿著某個特定方嚮深入挖掘，沿著這些綫索進行拓展也是非常方便的。整體而言，這本書更像是一本工具書和深度學習資料的完美結閤體，適閤作為案頭常備的參考資料。

評分☆☆☆☆☆

閱讀體驗上，這本書的行文風格呈現齣一種罕見的、近乎“冷峻”的客觀性，幾乎沒有多餘的、煽動性的語言來烘托氣氛，完全是純粹的知識傳遞。它更像是一位資深工程師在跟你進行一次極其深入且不帶任何主觀色彩的技術匯報。這種風格的優點在於，它迫使讀者將注意力完全集中在公式推導和理論模型的內在邏輯上，極大地提升瞭學習的效率，因為你不會被任何“花哨”的敘述分散心神。然而，對於那些習慣於被“故事化”或“情景化”引導的學習者來說，初期可能會感到有些吃力。你需要投入更多的認知資源去主動構建知識間的聯係。我發現，配閤一些輔助的工具書或者網絡資源，在遇到特彆抽象的數學描述時進行交叉驗證，能讓理解事半功倍。這本書的價值恰恰在於它的“不妥協”，它要求讀者用最純粹的學術思維去接受和消化這些前沿的理論框架，培養的不僅是專業知識，更是一種嚴謹的科學求證精神。每一次翻閱，都像是在和作者進行一場嚴肅的智力對話，充滿瞭挑戰性但迴報豐厚。